施肥方式对玉米生长发育、产量及经济效益的影响

马占旗， 姬 丽，李稼润

（1．同心县农业技术推广服务中心，宁夏 同心 751300；2．宁夏大学 农学院，宁夏 银川 750021）

玉米（Zea mays）是重要的粮食作物和饲料作物，具有食用、饲用和多种工业用途，其稳产、增产对于维护我国粮食安全和农业健康可持续发展具有重要意义[1-2]。化肥对玉米产量提升具有重要作用，但在实际生产过程中，由于后期作物植株过大导致的施肥操作不方便、劳动力短缺和成本增加等因素，农户在生产过程中往往一次性基施大量肥料，造成农田肥料残留量大，这不仅使肥料利用率降低、生产成本增加，还会造成作物生长后期发生脱肥早衰[3]。而缓控肥料养分释放缓慢、肥效持久稳定，作为底肥一次性基施可以满足作物整个生育期的养分需求，同时能够促进作物后期干物质的累积[4]。王珏等[5]研究表明，在抽雄吐丝期追肥或使用缓释肥料可以显著提高花后干物质的累积和氮素转运对籽粒的贡献率，进而提升作物产量。Echarte 等[6]通过试验得出，缓释肥料可以改善植株对养分的吸收，提升肥料利用率和花后干物质的累积量。陈召月[7]等研究表明，缓释肥料可使玉米的生长状态良好，促进其干物质累积，提升产量。如何统筹分配化肥用量，保证作物生育期的养分供应，在实现产量最大化的同时减少肥料损失和提高农户经济效益是亟待解决的问题。为此，笔者在2020 年开展了不同施肥方式对玉米生长发育、产量及经济效益的影响试验，旨在筛选出适宜宁夏中部干旱带地区的施肥方式，为玉米高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于宁夏同心县河西镇马家河湾村（105°47′5．9″E，37°10′11．9″N），海拔1 292 m。该地区为温带大陆性气候，位于宁夏中部干旱带核心区域，年均降水量258 mm 左右，蒸发量达2 330 mm，前茬作物为玉米，供试土壤类型为新积土。土壤耕作层（0～20 cm）w（碱解氮）＝27．3 mg/kg、w（有机质）＝5．48 g/kg、w（速效磷）＝21 mg/kg、w（速效钾）＝174 mg/kg、pH 值为7．86。

1.2 试验设计

试验设置5 个处理：CK，不施肥；处理A0，常规施肥，尿素施用量为650 kg/hm2，磷酸二铵136 kg/hm2，氯化钾120 kg/hm2，一次性基施；处理A1，基施+追施，肥料用量同处理A0，其中磷、钾肥一次性基施，氮肥50%基施，在拔节期追施20%，灌浆期追施30%；处理A2，基施缓释肥，一次性基施900 kg/hm2；处理A3，基施缓释肥+追施常规尿素，基施缓释肥450 kg/hm2，追施尿素325 kg/hm2、磷酸二铵68 kg/hm2、氯化钾60 kg/hm2，追肥时期和配比同处理A1。每个处理重复3 次，采用随机区组排列，小区面积为600 m2。

供试玉米品种为先玉335。尿素，w（N）=46%；磷肥为磷酸二铵，w（N）=18%，w（P2O5）=46%；钾肥为氯化钾，w（K2O）=60%；缓释肥料为荣和大三元玉米控释肥，w（N）=30%，w（P2O5）=12%，w（K2O）=5%。采用滴灌水肥一体化种植技术，宽窄行种植，宽行60 cm，窄行40 cm，株距22 cm，播种密度6 000 株/667 m2，1 条滴灌带滴灌2 行玉米，覆膜种植。

1.3 测定项目与方法

分别在玉米拔节期、大喇叭口期、抽雄吐丝期、灌浆期和成熟期取样，测定以下指数。

1）叶面积指数。人工测定绿色叶片长、宽，长为叶基部至叶尖部距离，宽为叶片最大宽度。计算单株叶面积（cm2）：

式中：li为叶片长度；bi为叶片最大宽度；k为校正系数。计算叶面积指数（LAI）：

叶面积指数=单株叶面积×m/10 000。

式中：m为测定株数。

2）植株干物质量。各处理随机选取3 株玉米，将不同器官分割，冲洗干净后用滤纸吸干表面水分，立即分别称取鲜质量；将各器官剪成小段，置于烘箱，在105 ℃下杀青，烘30 min，然后将烘箱温度降至85 ℃烘至恒质量。

3）SPAD 测定。使用SPAD-plus 手持叶绿素仪测定穗位叶叶绿素相对含量，各处理选10 株测定，SPAD 值取平均值。

4）产量测定。于玉米收获期在每小区随机选取植株完整的长方形样方（1 m×3 m），将样方内的所有玉米果穗带回实验室脱粒，折合含水量为14%的籽粒产量。

1.4 数据处理方法

数据整理与分析采用Excel 2016 软件，运用SPSS 22.0 进行相关性分析，利用Origin 8.5 制图。

2 结果与分析

2.1 施肥方式对玉米生长发育的影响

2.1.1不同处理叶面积指数动态变化特征 LAI 能够反映植株生长发育情况和生产力状况。图1 为不同施肥方式处理叶面积指数变化特征，各处理的叶面积指数整体呈先上升后下降的趋势，在抽雄吐丝期达到最大值，此后植株开始衰老，绿叶面积减少，叶面积指数降低。在拔节期和大喇叭口期，A0、A1、A2、A3 处理间LAI 差异不显著，但均显著高于CK；从抽雄吐丝期到完熟期，A1、A2、A3 处理间LAI 差异不显著，但均显著高于CK 和A0 处理。由此可知，施加缓释肥或者在玉米拔节期、灌浆期施追肥，可以使玉米生育后期绿叶面积增加，叶片功能期延长，减缓作物衰老进程。

图1 不同施肥方式处理玉米叶面积指数变化特征

2.1.2不同处理玉米叶片SPAD 值动态变化特征 施加缓释肥或者在玉米生育后期追肥对玉米SPAD 值均产生影响。由图2 可知，各处理的SPAD 值整体呈现先上升后下降的趋势，且均在抽雄吐丝期达到峰值。A1、A2、A3 处理间SPAD 值没有显著差异，与CK、A0 处理间差异显著，A0 处理的SPAD 值显著高于CK。从玉米抽雄吐丝期到完熟期，CK、A0、A1、A2、A3 处理的SPAD 值降幅分别为51.36%、36.54%、15.67%、14.65%、17.63%。这表明施加缓释肥和追肥可以减缓SPAD 值下降，延缓叶片衰老，延长作物光合作用时长，促进植株养分累积。

图2 不同施肥方式处理玉米叶片SPAD 值动态变化特征

2.1.3不同处理玉米干物质量动态变化特征 由图3 可知，玉米干物质的积累量随着生育进程的推移呈现逐渐增加的趋势，变幅为2．75～26．23 t/hm2。在拔节期各处理间干物质积累量差异不显著，随着生育进程的推移，各处理间干物质积累量差异逐渐增大，而A1、A2、A3 处理间干物质积累量差异不显著。对比不同处理在各生育时期的干物质量，由小到大依次为CK、A0、A1、A2、A3。

图3 不同施肥方式处理玉米干物质量的动态变化

2.2 施肥方式对玉米产量的影响

玉米产量及其相关性状受到施肥方式、施肥量和品种等因素的影响。由表1 可知，不同施肥方式对玉米秃尖长的影响不显著，而对玉米穗粗、籽粒质量、百粒质量有一定影响。不同施肥方式处理的籽粒质量和穗粒数存在显著差异，A0、A1、A2、A3 产量较CK 增长了36．71%、62．32%、66．67%、69．71%，这表明施肥方式影响了籽粒质量和穗粒数，进而影响了玉米产量。可见，施加缓释肥或分批次施追肥可以促进作物生殖生长期干物质的积累，进而促进作物高产、稳产。

表1 不同施肥方式对玉米产量及其构成因素的影响

2.3 不同施肥方式玉米经济效益分析

由表2 可知，各处理产值大小依次为A3、A2、A1、A0、CK，这表明施加缓释肥+追施常规肥料处理的增产效果好；而不同施肥方式处理净收入大小依次为A2、A3、A1、A0、CK，其中由于A3 处理增加了人工投入和机械投入，其净收入有所降低。A0、A1、A2、A3的净收入较CK 增加了27．37%、51．78%、62．75%、60．59%。可见，施加缓释肥（A2）的增收效果明显。

表2 不同施肥方式下玉米经济效益对比分析

3 讨论与结论

作物产量的高低与LAI 息息相关，可通过调节作物叶面积指数等群体指标提升作物产量[8-9]。刘震等[10]研究表明，施加缓释肥可使作物生长后期维持较高的叶面积指数，进而延长叶片功能期，保证充足的光合作用，促进干物质积累。雷恩等[11]研究表明，施加缓释肥或分批次追施肥料可以保证玉米全生育期养分供应，增强作物根系活力，改善玉米生长状况，提高光合作用能力与强度，提高作物叶面积指数，防止作物脱肥早衰。这与本试验结果一致，施用缓释肥、分批次追施肥料和施用缓释肥+追施常规肥料均可以显著提升生育后期滴灌玉米的叶面积指数和叶绿素SPAD 值，使玉米在生殖生长期保持较强的光合作用能力，延长叶片光合作用时间，防止玉米在生长后期出现脱肥早衰现象，从而促进地上部生长与稳定，为作物增产打下稳定基础。

在玉米生育时期内干物质的积累量与产量密切相关，尤其是花后时期的干物质积累尤为重要，对玉米籽粒产量的贡献率达到78%～84%[12]。然而在实际生产中，由于后期作物生长茂盛导致施肥难度大，人工成本高等因素，农户往往在拔节期追肥[13]。仅在拔节期追肥对产量提升效果不佳，还会造成肥料利用率降低，因此施加缓释肥或分批次在花后施肥对产量提升尤为重要[14]。解文艳等[15]研究表明，作物花后养分供应不充足会造成植株脱肥早衰，影响作物产量，减产43%～55%。金继运等[16]研究表明，在玉米籽粒形成期保证足够的氮素向籽粒转移是实现玉米高产的关键。本试验结果表明，各处理的干物质积累量、作物籽粒产量大小依次为A3、A2、A1、A0、CK。其原因可能是在玉米生育后期追肥或者施入缓释肥可以使植株得到充足的养分供应，促进植株对氮素的吸收，进而起到减缓叶片黄化、叶片衰老的作用，使叶片SPAD 值和叶面积指数下降减缓，从而促进作物籽粒形成，获得高产。

在实际生产中，生产成本高是制约施肥技术大面积推广应用的重要原因。本试验得出，施加缓释肥处理的产量和产值稍低于施加缓释肥+追施常规肥处理，这是由于施用缓释肥可以减少追肥的人工成本，进而获得更高的经济效益。本试验仅分析了不同施肥方式对产量的影响，并未减少缓释肥料的施用量，有研究表明减少缓释肥料用量不会造成产量降低[17-18]，这在宁夏中部干旱带是否可行还有待进一步探究。